[设计模式]之十二:状态模式

定义

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。

场景

在很多情况下，一个对象的行为取决于一个或多个动态变化的属性，这样的属性叫做状态，这样的对象叫做有状态的(stateful)对象，这样的对象状态是从事先定义好的一系列值中取出的。当一个这样的对象与外部事件产生互动时，其内部状态就会改变，从而使得系统的行为也随之发生变化。

简单来说，就是不同状态对应不同的程序行为。我们可以用大量if/else或者switch代码去处理不同状态的逻辑。但这是面向过程的代码，我们可以用面向对象的方式，使用状态模式，轻松地切换不同的状态。

UML

示例代码

//声明一个状态接口，统一通过HandleState处理状态
interface IState {
    public void HandleState(StateManager manager);
}
//具体状态类 这里不同状态类可以做一些与这些状态相关的简单处理逻辑
public class ConcreteStateA implements IState {

    @Override
    public void HandleState(StateManager manager) {
        if (someState) {
            ...
        } else {
            ...
        }
      // 当前stateA 改变为 stateB
        manager.setState(new ConcreteStateB());
    }

}

public class ConcreteStateB implements IState {

    @Override
    public void HandleState(StateManager manager) {
      // 当前stateB 改变为 stateA
        manager.setState(new ConcreteStateA());
    }

}
//状态管理类 私有一个 state对象，通过开放外部接口updateState对状态更新
public class StateManager {
    private IState state;

    public IState getState() {
        return state;
    }

    public void setState(IState state) {
        System.out.println("Set new state " + state.getClass().getName());
        this.state = state;
    }

    public StateManager(IState state) {
        System.out.println("Current state is " + state.getClass().getName());
        this.state = state;
    }

    public void updateState() {
        state.HandleState(this);
    }

}
//客户代码
public static void main(String[] args) {

  //初始化一个状态管理对象，给他一个初始状态，随后的状态切换由各自具体state类处理，上层只需要在某些条件下进行触发更新状态操作即可
    StateManager manager = new StateManager(new ConcreteStateA());

    manager.updateState();
    manager.updateState();
    manager.updateState();

}
//输出
Current state is ConcreteStateA
Set new state ConcreteStateB
Set new state ConcreteStateA
Set new state ConcreteStateB

评价

• 状态模式描述了对象状态的变化以及对象如何在每一种状态下表现出不同的行为。
• 状态模式的关键是引入了一个抽象类来专门表示对象的状态，这个类我们叫做抽象状态类，而对象的每一种具体状态类都继承了该类，并在不同具体状态类中实现了不同状态的行为，包括各种状态之间的转换。

优点

• 封装了转换规则。
• 枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
• 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
• 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。
• 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点

• 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
• 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
• 状态模式对“开闭原则”的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。